分數量子霍爾效應於 1982 年在二維電子氣中被首次觀測，並隨後在多個二位系統中得到廣泛研究。不同於費米子或玻色子的統計性質，分數量子霍爾態的激發准粒子具備用於拓撲量子計算的前景。
曾有理論預言稱，反常分數量子霍爾效應即在零磁場下的分數量子霍爾效應，能在一個拓撲能帶中被實現。
而在前不久，美國康奈爾大學團隊利用熱力學測量和磁性測量，首次提供了分數反常霍爾效應的強有力實驗證據。
能觀測到零磁場的反常分數霍爾效應的實驗證據，是二維物理乃至凝聚態物理的一個重大發現。在基礎研究層面，該成果預計會在理論以及實驗上引發過渡組金屬硫族化物的莫爾超晶格的研究熱潮，比如可以研究如何證明這種量子態的拓撲性質，以及如何以它為基礎來實現非阿貝准粒子從而用於打造拓撲量子計算。
實際上在 2019 年，已有理論預言表示在轉角鉬化碲中，存在陳絕緣態並且有強關聯效應。
小轉角的樣品很難做得均勻，這讓輸運測量一度受阻。2022 年，課題組成功研發一種運用光進行局域熱力學的測量方法。這種方法使得他們能夠測量局域均勻的樣品，從而讓其成功觀測到反常量子霍爾效應。
由於該實驗室人比較多，測量設備相對緊張。在完成相關論文以及回複審稿人意見期間，該團隊也面臨著同行同時投稿的壓力，因此留給他們的實驗時間並不多。後來，實驗室的其他同事十分友好地將實驗時間留給了本次研究小組。
最終，相關論文以《MoTe2 摩爾超晶格中分數 Chern 絕緣體的熱力學證據》（Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2）為題發在 Nature，曾一航是第一作者，康奈爾大學麥健輝教授和單傑教授擔任共同通訊作者。
圖 | 相關論文（來源：Nature）
其中，曾一航曾於 2015 年從北京大學畢業，同年 9 月來到美國哥倫比亞大學讀博，目前在康奈爾大學從事博士後研究。
圖 | 曾一航（來源：曾一航）
接下來，他和同事將證明這種量子態的拓撲性質、以及如何以它為基礎實現非阿貝准粒子。另一方面，也將研究不同轉角樣品中的新穎拓撲量子態。
參考資料：
1.Zeng, Y., Xia, Z., Kang, K.et al. Thermodynamic evidence of fractional Chern insulator in moiré MoTe2. Nature 622, 69–73 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06452-3